inode a odkazy

Vytvoř si soubor basnicka.txt. Napiš do něj nějakou básničku. To bute obsah souboru – většinou ta nejdůležitější část toho, co soubor je.

inode

Dnes se ale podíváme na to ostatní, co si počítač o souborech „pamatuje“: jméno souboru, délka, přístupová práva a podobně. Tenhle druh informací je uložen jako inode (česky I-uzel) a přečíst je umí program stat:

$ stat basnicka.txt
  Soubor: basnicka.txt
Velikost: 94            Bloků: 8          I/O blok: 4096   běžný soubor
Zařízení: fd00h/64768d  I-uzel: 694527      Odkazů: 1
   Práva: (0664/-rw-rw-r--)  UID: ( 1000/    petr)   GID: ( 1000/    petr)
 Kontext: unconfined_u:object_r:user_home_t:s0
     Přístup: 2020-11-09 13:55:37.038584844 +0100
Změna obsahu: 2020-11-09 13:55:37.038584844 +0100
Změna i-uzlu: 2020-11-09 13:55:37.038584844 +0100
       Vznik: -

Tenhle výstup je hezky naformátovaný. Reálně je ale v inode uloženo jen několik čísel. Čísla program stat ukáže s přepínačem -t:

$ stat -t basnicka.txt
basnicka.txt 94 8 81b4 1000 1000 fd00 694527 1 0 0 1604926537 1604926537 1604926537 0 4096 unconfined_u:object_r:user_home_t:s0

Stejná čísla můžeš získat i z Pythonu:

$ python
>>> import os
>>> os.stat('basnicka.txt')
os.stat_result(st_mode=33204, st_ino=694527, st_dev=64768, st_nlink=1, st_uid=1000, st_gid=1000, st_size=94, st_atime=1604926537, st_mtime=1604926537, st_ctime=1604926537)
>>> os.stat('basnicka.txt').st_ino
694527
>>> os.stat('basnicka.txt').st_mtime
1604926537
>>> os.stat('basnicka.txt').st_mtime_ns
1604926537038584844
>>> exit()  # (nebo Ctrl+D)

Podle výpisů výše můj soubor:

• Obsahuje 94 bajtů (st_size). Jeto krátká básnička.
• Je „normální“ datový soubor a má práva rw-rw-r-- (st_mode). (Jako číslo to je 33204 v desítkové soustavě, 0664 v osmičkové.)
• Je inode číslo 694527 (st_ino) na disku 64768 (st_dev).
• Je jednou odkázaný (st_nlink). O tom za chvilku.
• Patří uživateli číslo 1000 (st_uid) a skupině 1000 (st_gid); stat si k číslům vyhledal jméno uživatele/skupiny.

• Má uložené časy posledního přístupu (st_atime, access time), poslední změny obsahu (st_mtime, modification time) a poslední změny inode (st_ctime, původně z creation time*). (Číselně jsou časy uloženy jako počet (mili)sekund od 1. 1. 1970.)

  [note] atime Čas posledního přístupu se (ve výchozím nastavení na Fedoře) aktualizuje jen „občas“, aby se zamezilo opotřebování disku příliš častým zapisováním. Je přesný jen na dny, ne sekundy/milisekundy.

Obsah souboru není součást inode. Je na disku uložen zvlášť – v osmi „blocích“ (st_blocks). Které přesně bloky to jsou, to je v inode zaznamenáno taky, ale stat tuhle informaci neukazuje.

Inode mají všechny soubory – včetně adresářů, rour a jiných speciálních souborů. Vyzkoušej si stat pro aktuální adresář:

$ stat .
  Soubor: .
Velikost: 4096          Bloků: 8          I/O blok: 4096   adresář
Zařízení: fd00h/64768d  I-uzel: 694505      Odkazů: 2
   Práva: (0775/drwxrwxr-x)  UID: ( 1000/    petr)   GID: ( 1000/    petr)
 Kontext: unconfined_u:object_r:user_home_t:s0
     Přístup: 2020-11-09 14:43:39.820144055 +0100
Změna obsahu: 2020-11-09 14:43:37.653146851 +0100
Změna i-uzlu: 2020-11-09 14:43:37.653146851 +0100
       Vznik: -

Jména souborů

Jedna informace kterou inode neobsahuje je jméno souboru. Program stat sice jméno vypíše, ale to je jen „hlavička“, která říká k cemu se vztahují informace pod ní.

Zkus si pustit stat pro ., ./., což jsou to dvě jména pro ten samý adresář. Js-li v domovském adresáři, přidej i ~:

$ stat  .  ./.  ~
  Soubor: .
Velikost: 4096          Bloků: 8          I/O blok: 4096   adresář
Zařízení: fd00h/64768d  I-uzel: 694505      Odkazů: 2
[...]
  Soubor: ./.
Velikost: 4096          Bloků: 8          I/O blok: 4096   adresář
Zařízení: fd00h/64768d  I-uzel: 694505      Odkazů: 2
[...]
  Soubor: /home/petr
Velikost: 4096          Bloků: 8          I/O blok: 4096   adresář
Zařízení: fd00h/64768d  I-uzel: 694505      Odkazů: 2
[...]

Dostaneš úplně stejné výpisy: . a ./. jsou jen dvě jména pro ten stejný inode.

Když je inode jen sada čísel, kde je tedy uloženo jméno souboru?

V adresáři, který soubor obsahuje.

Obsah adresáře si můžeš představit jako slovník v Pythonu: přiřazuje jména konkrétním položkám. Například:

• basnicka.txt → inode 694527
• . → inode 694505
• .. → inode 694438

Neboli:

$ ls -ai1
694505 .
694438 ..
694527 basnicka.txt

Toto je skutečný obsah adresáře. ls -l sice vypisuje informací víc, ale ty čte z inode jednotlivých souborů, nikoli ze samotného adresáře.

Jméno souboru tedy není součástí samotného souboru – je to způsob, jak se z adresáře k souboru dostat.

Proto může mít jeden soubor dvě různá jména. To už jsme viděli u adresářů (. a ./.), ale jde to i u normálních souborů.

Odkazy

Pojďme udělat adresář se dvěma jmény pro stejný soubor:

• basnicka.txt → inode 694527
• takybasnicka.txt → inode 694527 (stejné jako výše!)
• . → inode 694505
• .. → inode 694438

Použijeme k tomu příkaz ln. Ten funguje podobně jako cp, ale netvoří kopii. Jen přidá odkaz na stejný soubor:

$ ln basnicka.txt takybasnicka.txt
$ ls -ai1
694505 .
694438 ..
694527 basnicka.txt
694527 takybasnicka.txt

Pomocí ls -l nebo cat se můžeš přesvědčit, že obě básničky mají stejnou velikost i obsah:

drwxrwxr-x. 2 petr petr 4096  9. lis 14.50 .
drwxrwxr-x. 3 petr petr 4096  9. lis 14.43 ..
-rw-rw-r--. 2 petr petr   94  9. lis 14.43 basnicka.txt
-rw-rw-r--. 2 petr petr   94  9. lis 14.43 takybasnicka.txt

A když do souboru něco zapíšeš, projeví se to tam i tam – basnicka.txt a takybasnicka.txt jsou jen dvě jména stejného souboru:

$ echo haló > basnicka.txt
$ cat takybasnicka.txt
haló
$ ls -al
celkem 16
drwxrwxr-x. 2 petr petr 4096  9. lis 14.50 .
drwxrwxr-x. 3 petr petr 4096  9. lis 14.43 ..
-rw-rw-r--. 2 petr petr    6  9. lis 14.53 basnicka.txt
-rw-rw-r--. 2 petr petr    6  9. lis 14.53 takybasnicka.txt

Obě jména označují stejný soubor. Tomu se říká hardlink (tvrdý odkaz). A k čemu je to užitečné? Tvrdé odkazy se často používají na šetření místem na disku: když najdeš dva stejné soubory (které se nebudou měnit), můžeš zařídit aby je systém uložil jen jednou. Popravdě se dnes hardlinky příliš nepoužívají. Ale je dobré vědět, že existuji.

Souborový systém eviduje, kolik jmen daný soubor má – to je položka st_nlink s inode. Ukazuje ji i ls -l, hned ve druhém sloupci:

$ ls -al
celkem 16
drwxrwxr-x. 2 petr petr 4096  9. lis 14.50 .
drwxrwxr-x. 3 petr petr 4096  9. lis 14.43 ..
-rw-rw-r--. 2 petr petr    6  9. lis 14.53 basnicka.txt
-rw-rw-r--. 2 petr petr    6  9. lis 14.53 takybasnicka.txt
$  #        ^
$  #        |

Když smažeš jeden ze souborů, číslo se sníží o 1. Když smažeš druhý, číslo spadne na nulu a systém bude vědět, že daný soubor už není potřeba a smaže ho.

Symbolický odkaz

Užitečnější a frekventovanější je symbolický odkaz (angl. symbolic link, symlink).

Ten funguje jako „odkaz“: je v něm napsáno, že tenhle soubor se nachází jinde.

Symbolický odkaz vytvoříš pomocí příkazu ln s přepínačem -s:

$ ln -s basnicka.txt BASEN
$ ls -ail
celkem 16
694505 drwxrwxr-x. 2 petr petr 4096  9. lis 15.05 .
694438 drwxrwxr-x. 3 petr petr 4096  9. lis 14.43 ..
694508 lrwxrwxrwx. 1 petr petr   12  9. lis 15.05 BASEN -> basnicka.txt
694527 -rw-rw-r--. 2 petr petr    6  9. lis 14.53 basnicka.txt
694527 -rw-rw-r--. 2 petr petr    6  9. lis 14.53 takybasnicka.txt

ls -l zobrazí symbolický odkaz pomocí šipky: BASEN -> basnicka.txt. Čísla inode obou souborů jsou jiná – nejsou to dvě jména stejného souboru. Text básničky je uložený v basnicka.txt; v BASEN je jen informace, že obsah se nachází v souboru basnicka.txt.

S odkazem BASEN můžeš pracovat jako s jinými soubory. Když ho otevřeš pro čtení, systém sáhne po místě, na které odkazuje, tedy basnicka.txt, a otevře ten.

$ cat BASEN
haló

Podobně fngují ostatní operace jako zápis do souboru nebo procházení adresáře.

Taky si všimni, že symbolický odkaz má povolena všechna práva. Systém vždy použije práva odkazovaného souboru.

Odkaz na nejnovější verzi

Symbolické odkazy jsou velmi užitečné.

Když potřebuješ mít soubor na určitém místě na disku, ale nechceš ho kopírovat, udělej symbolický odkaz.

Často uvidíš soubor nejnovější verze jako symbolický odkaz na nejnovější verzi nějakého souboru. Třeba na Fedoře je příkaz python odkazem na python3, a to je zase odkazem na python3.8:

$ ls -l /usr/bin/python*
lrwxrwxrwx. 1 root root     9 25. zář 15.18 /usr/bin/python -> ./python3
...
lrwxrwxrwx. 1 root root     9 25. zář 14.55 /usr/bin/python3 -> python3.9
-rwxr-xr-x. 1 root root 15536 25. zář 14.55 /usr/bin/python3.9

Když tedy chci konkrétní verzi Pythonu, spustím python3.9 nebo (po instalaci) python3.10. Když chci Python 3, spustím příkaz python3, což reprezentuje verzi, která je na mém systému nejvhodnější – a po aktualizaci systému se může změnit. A když chci jakýkoli Python, spustím python, což je odkaz na python3, a to je odkaz na konkrétní verzi.

Přesměrování

Symlink může odkazovat i na adresář.

V některých (často historických) verzích UNIXu byly některé příkazy v /bin/ (např. /bin/bash) a jiné v /usr/bin (např. /usr/bin/python). Autoři Fedory si ale myslí, že tohle rozdělení je zbytečné a všechny programy by měly být na stejném místě.

Respektive na obou místech, aby staré programy fungoivaly dál, ať už předpokládají /bin/ nebo /usr/bin.

Jak tenhle problém vyřešit?

$ ls -dl /bin
lrwxrwxrwx. 1 root root 7 28. led  2020 /bin -> usr/bin

Adresář /bin je symbolický odkaz. Prakticky se chová stejně jako /usr/bin.

Odkaz nikam

Dá se udělat i odkaz někam, kde nic není.

$ ln -s nic.txt NIC
$ ls -l NIC
lrwxrwxrwx. 1 petr petr  7  9. lis 15.22 NIC -> nic.txt

Když takový soubor budeš chtít otevřit, systém řekne, že takový soubor neexistuje:

$ cat NIC
cat: NIC: No such file or directory

Co s takovými symbolickými odkazy „nikam“? Pokud máš nějaké velké soubory (třeba videa z dovolené) na externím disku a chceš s nimi pracovat na svém počítači, kde ti dochází místo, můžeš si vytvoři symlinky na určitá místa na externím disku. Ty můžeš třeba zorganizovat do adresářů podle data. Když disk odpojíš, soubory nebudou k dispozici, ale symlinky na ně zůstanou. Když disk zase připojíš pod stejným jménem, odkazy začnou fungovat.

V klikátku

V grafickém prohlížeči souborů můžeš odkazy dělat pomocí Ctrl+Shift+přetažení myší. A podle ikonky se šipečkou poznáš, že se jedná o symbolický odkaz.